非酒精性脂肪肝的诱发机制及中药治疗研究进展*

黄兴琼,高满军,李炎坤**,陈 迷**

(1.湖北科技学院医学部药学院,湖北 咸宁 437100;2.湖北科技学院糖尿病心脑血管病变湖北省重点实验室)

随着生活水平的提高,不健康的生活方式和饮食习惯引起的非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)发病率逐年上升。NAFLD是最常见的肝病之一,其发病率约占全球总人口的25%[1]。NAFLD 是以肝实质脂肪细胞大量堆积以及脂肪变性为主要特征的疾病,研究表明NAFLD早期如果不予干预,会从单纯性脂肪变性发展到非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化甚至肝癌[2]。此外,随着病毒性肝炎的筛查和肝病疫苗的接种,病毒诱导的肝病发病率逐年呈下降趋势,但NAFLD的发病率却呈上升趋势,因此NAFLD的早期干预刻不容缓。在我国,NAFLD的患病率从2001年的23.8%上升到2018年的31%,成为影响我国居民生活健康的主要疾病之一,给社会经济带来了巨大的负担[3]。但是,西药治疗NAFLD效果并不理想且会对机体产生副作用,而传统中药治疗NAFLD,不仅可有效改善其临床症状,相比于西药治疗,还能减轻由药物导致机体产生的不良反应。

因此,本综述通过探究NAFLD的诱发机制,以及中药在NAFLD的应用,以期为NAFLD的治疗提供新思路和研究方向,并为今后该领域的中药深入研究提供参考。

1 诱发机制

由于NAFLD发病机制复杂,现如今对其诱发机制尚未完全明确,其中胰岛素抵抗、线粒体功能障碍导致的氧化应激、免疫系统紊乱诱导炎症反应、自噬、脂肪因子、肠道菌群、遗传因素等都与其发生和发展相关。

1.1 胰岛素抵抗

胰岛素抵抗(IR)是指机体对胰岛素的敏感性降低,使胰岛素对靶器官的生物效应下降,葡萄糖吸收或利用率降低,为调节血糖稳定,机体代偿性分泌过量胰岛素。NAFLD的严重程度与IR呈正相关,IR越明显则NAFLD越严重。IR会促进脂肪组织降解,血液中游离脂肪酸(FFA)浓度升高,导致肝细胞摄入过多脂肪酸;此外,IR还会导致肝脏FFA氧化能力减弱,促进脂肪肝的生成[4]。IR引起的高胰岛素血症,会抑制载脂蛋白B100的合成,降低肝细胞的极低密度脂蛋白(VLDL)相关脂质输出;还会增加肝脏甘油三酯(TG)的合成,同时抑制TG的分泌,从而促进NAFLD的发展[5]。此外,肝脏中游离脂肪酸导致脂质过氧化产生活性氧(ROS)并刺激促炎细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF-α)的表达,进而促进NAFLD的炎症反应和肝纤维化的发展。

1.2 线粒体功能障碍导致的氧化应激

研究发现线粒体功能失调对 NAFLD 的发生发展重要影响,其功能障碍诱导的氧化应激会促进NAFLD 的肝纤维化和炎症发展[6]。此外,由于NAFLD 患者肝细胞内游离脂肪酸聚集过多,还会引起线粒体微结构肿胀、线粒体功能失调从而导致 β 氧化受损,改变内质网膜的通透性,从而引起ROS生成增多,当其超出细胞的抗氧化承受能力时,发生氧化应激,产生大量过氧化物[7]。当肝细胞中出现过量FFA聚积,无法酯化为TG,会加剧线粒体的氧化磷酸化过程,当线粒体被耗尽后,FFA会在其它位点被氧化,包括在过氧化物酶体发生的β-氧化以及在内质网发生的ω-氧化,导致ROS不断产生,当肝脏内氧化作用大于抗氧化作用时,会产生大量的过氧化产物,即出现氧化应激损伤[8]。同时生成的ROS和线粒体膜磷脂的不饱和脂肪酸以及核酸等大分子物质反应发生脂质过氧化,脂质过氧化产物会产生内源性ROS和超氧阴离子(O2-),损伤线粒体的DNA结构,进一步减弱抗氧化作用[8]。此外,肝细胞内发生氧化应激所产生的ROS,还能引发肝细胞出现炎症反应[8],诱导中性粒细胞炎性浸润,激活库普弗细胞(Kupffer)分泌ROS和TNF-α,导致氧化应激恶性循环。此过程还有其它细胞因子参与,如生长转化因子β、白细胞介素6(IL-6)、C-反应蛋白等[8-9]。

1.3 免疫系统紊乱诱导炎症反应

研究发现免疫系统紊乱诱导的炎症反应是非酒精性脂肪性肝炎的标志之一,也是NAFLD的进行式[10]。在正常情况下,肝脏具备免疫防御和免疫调节功能。当免疫系统对自身抗原的应答强度超越了免疫调控的限制,并影响其生理功能时,会造成自身组织或者器官的炎症性损伤,导致自身免疫性疾病的发生。肝脏有大量的免疫细胞参与免疫反应,研究发现巨噬细胞是人体肝脏中占比最大(80%～90%)的免疫细胞,它与NAFLD的发展和严重程度密切有关[11]。在NAFLD患者中,门静脉周围会出现巨噬细胞的浸润,它在炎症证据出现之前的早期阶段就能被观察到。此外,巨噬细胞能够产生多种炎症因子,如核因子κB(NF-κB)、TNF-α、白细胞介素2(IL-2)、IL-6、白细胞介素8(IL-8)等,也在NAFLD的进展中起着重要作用[12]。NF-κB作为炎症基因的核转录调控因子,其被激活后,进入细胞核,促进炎症因子基因的转录表达,释放大量的炎性因子,在进入肝脏后,导致肝细胞发生氧化应激,激活线粒体上的促凋亡蛋白表达,促进肝细胞凋亡,加剧 NAFLD的发展[13]。TNF-α是介导肝脏细胞损伤的重要调控因子之一,也是炎症和代谢在NAFLD发生发展中起关键作用的桥梁。研究表明,TNF-α通过 NF-κB、p38 丝裂原蛋白活化激酶等途径来调节炎症信号通路,加剧NAFLD的炎症反应[14]。IL-2 可促进活化 B 细胞增殖,同时也是所有 T 细胞亚群的促生长因子,还能正反馈调节 TNF-α等细胞因子的产生,导致NAFLD 肝脏中 IL-2 的进一步增多[15]。IL-6 能够抑制脂蛋白酯酶的活性,从而使脂肪分解能力下降,促进肝脏脂肪的形成。IL-8 可引起炎症细胞在肝脏中的积聚并引起炎症反应,肝脏细胞中脂质的累积也能刺激Kupffer细胞释放 TNF-α,进一步促进 IL-8 的产生,参与肝细胞炎症反应,导致肝脏细胞损伤加剧[16]。

1.4 自噬

自噬是通过形成双层膜自噬体包裹待降解物与溶酶体结合,自我消化过量或有缺陷的细胞器以维持体内平衡的细胞内过程。自噬可分为三类:巨自噬、微自噬、分子伴侣介导的自噬,其中最常见的是巨自噬。自噬与NAFLD有关,其中巨自噬是调节 NAFLD 的主要自噬类型。在NAFLD 患者中肝脏自噬功能受损,自噬水平降低,且在NAFLD不同阶段,自噬表现出不同的功能,在NAFLD早期阶段,自噬能够抑制细胞凋亡[17],而晚期阶段自噬则是促凋亡作用,这也从侧面说明在自噬参与NAFLD发展的整个阶段[18]。多种途径通过调节自噬,来影响肝脏中脂质的形成,参与NAFLD的发展。Atg7是自噬相关(ATG)基因家族中的核心成员,它能驱动经典降解自噬的主要阶段,其表达异常,会导致细胞中自噬功能的缺陷。研究发现在Atg7敲除的小鼠中,肝脏自噬活性明显下降,细胞内脂质的堆积增多,导致小鼠 NAFLD 的形成[19]。磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K)是激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的关键调控元件,而后者被认为是ATG基因上游重要调节分子。在PI3K抑制剂3-甲基腺嘌呤处理后,能够阻断自噬体的形成,增加肝细胞中脂质含量,促进NAFLD的形成[20]。

1.5 脂肪因子

脂肪因子是由组织分泌调控脂肪细胞的小分子蛋白质,主要包括脂联素(ADPN)、瘦素(LP)。ADPN是一种影响肝脏脂肪和葡萄糖代谢的脂肪因子,它与脂联素受体1(AdipoR1)和脂联素受体2(AdipoR2)相互作用,AdipoR2主要在肝组织中表达。临床研究表明NAFLD患者血清中ADPN水平较低,且与脂肪肝严重程度呈负相关[21]。此外,NAFLD患者的血清脂联素水平降低,并与肝脏坏死性炎症程度相关,由此认为低脂联素血症将导致NAFLD病情的发展,这可能与ADPN作用于甾体调节元件结合蛋白-1C,抑制脂肪脂解有关[22]。研究表明,LP与 NAFLD 发展关系密切,LP可以导致NAFLD中肝星状细胞的活化,促进NAFLD向肝纤维化发展[22]。此外,LP还与IR相关,当胰岛-脂肪细胞之间反馈调节机制受到破坏,胰岛素对LP的敏感性下降,诱导IR,而当肝脏发生IR,使得肝细胞内的脂肪酸含量升高,促进肝细胞内 TG 的合成增加,导致NAFLD的形成[23]。

1.6 肠道菌群

研究表明肠道细菌也是诱发NAFLD重要因素,NAFLD患者中肠道菌群过度生长会引起肠道通透性增加,肠道细菌成分进入血液循环系统形成慢性内毒素血症,由此引发肝脏炎症发生加剧NAFLD的发展[24]。此外,肠道营养不良会破坏有益菌群和有害菌群之间的不平衡,如改变厚壁菌门/拟杆菌门比例、产酒细菌的相对丰度、有害菌属的生长以及有益菌的减少,二者共同作用导致肠道黏膜屏障受损,促进 NAFLD 的发展[25]。研究发现,在NAFLD的发生和发展过程中,由于肠黏膜屏障破坏,肠道通透性增加,大量肠道细菌代谢物、细菌成分等有害物质通过门静脉进入肝脏,它们会加剧肝脏的炎症反应、氧化应激和脂质积累,从而进一步加剧NAFLD的损伤程度和纤维化进程[26]。此外,肠道来源的脂多糖(LPS)能够激活内皮细胞中的TLR4和树突状细胞中的TLR9,导致大量促炎细胞因子和趋化因子释放,介导肝脏的炎症和病理损伤[27]。LPS会引起体内炎症和代谢紊乱,例如增加脂肪消耗,升高循环游离FFA和TG,FFA在肝脏中的沉积还可能诱发炎症和IR,进一步促进NAFLD的发展[28]。

1.7 遗传因素

NAFLD的遗传生物标记包括DNA序列变异,例如单核苷酸多态性(SNP),目前在NAFLD中研究最深入的SNP是rs738409和rs58542926,分别位于PNPLA3和TM6SF2中。PNPLA3是一种由481个氨基酸组成的甘油三酯水解酶,在肝细胞和脂肪细胞中具有脂肪酶活性。PNPLA3基因突变与NAFLD相关。在PNPLA3基因的rs738409变体的GG基因型的情况下,I148M突变蛋白在脂滴中积累并诱导肝脏脂肪变性。PNPLA3-I148M 基因突变会使甘油三酯水解减少、肝脏VLDL分泌减少、视黄醇滞留以及肝脏中TG含量增加,导致TG在肝细胞内聚集,加快 NAFLD 的病情进展[29]。TM6SF2 是一个多次跨膜蛋白,它参与脂质转移、VLDL分泌和胆固醇合成,对于TM6SF2基因的rs58542926变体(E167K),TM6SF2等位基因突变导致VLDL分泌减少,脂肪酸滞留在肝脏中,导致肝脂肪变性和NAFLD的进展[30]。

2 中药治疗NAFLD

中药治疗疾病在我国已有2000多年的历史,在整体综合调治、未病先防方面具有巨大的优势。

2.1 中药单体化合物对NAFLD的治疗作用

近年来,中药单体化合物在治疗NAFLD得到了广泛的研究,并从多靶点作用于NAFLD。如水飞蓟素是从水飞蓟提取的活性物质,它可以通过IRS-1/PI3K/AKT信号传导通路,调节NAFLD大鼠肝脂肪变性程度及胰岛素抵抗状态,并改善糖代谢功能障碍[31]。山奈酚可通过调节高脂饮食诱导的NAFLD小鼠脂肪代谢,减轻氧化应激和炎症反应,降低肝脏中丙氨酸转氨酶(ALT)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)和TG水平,缓解肝脏脂肪聚集[32]。Cui等[33]发现荷叶碱可显著改善NAFLD大鼠的肝功能和肝脏病理改变,降低NAFLD大鼠的体重、血脂水平、抑制IL-6、IL-1β和TNF-α等炎症因子产生,其作用机制与调节甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢以及精氨酸和脯氨酸代谢有关。人参皂苷Rb2可以通过调节db/db小鼠肝组织SIRT1/FOXO1和AMPK/mTOR信号传导通路,改善肝组织自噬功能,进而减轻肝脂肪变性程度[34]

2.2 单味药对NAFLD的治疗作用

柴胡疏散退热,疏肝解郁,研究表明,柴胡皂苷可以显著降低血清中ALT、谷草转氨酶(AST)及TG水平,减少炎症反应,抑制脂质的过氧化,在一定程度上缓解非酒精性脂肪肝,起到保肝作用[35]。丹参具有活血化瘀、凉血消痈、通经止痛的功效,莫新民等发现,丹参可以改善 NAFLD 大鼠肝内微循环和LP抵抗,升高血清脑肠肽的浓度,逆转肝细胞脂肪变性,降低炎症反应[36]。泽泻具有清热渗湿、利水消肿、化浊降脂等作用。龚杰等[37]利用游离脂肪酸诱导HepG2细胞脂肪变性,发现泽泻提取物可以降低肝细胞内质网应激,同时可以通过抑制c-Junn 氨基端激酶(JNK)信号通路降低NAFLD大鼠氧化应激反应。研究表明[38],姜黄素可以使NAFLD肝脏组织及 L-02 细胞自噬相关蛋白 LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达明显上调,表明姜黄素可以促进细胞自噬。

2.3 中药复方对NAFLD的治疗作用

参苓白术散,主要成分为人参、茯苓、白术,是常见的补脾、胃功能的中药复方。研究发现[39]参苓白术散可显著改善 NAFLD 大鼠肝脏脂肪变性,降低血脂含量和TNF-α水平,增强肝功能,表现出治疗 NAFLD 的良好效果。 此外,参苓白术散可以调节NAFLD 大鼠的肠道微生物群并增加有益细菌群落的丰度,尤其是产生短链脂肪酸的微生物群,改善其NAFLD。杨璐[40]揭示了二陈汤对NAFLD的多种改善作用,具体为二陈汤能够显著降低NAFLD模型大鼠的体重、血清TC、 TG、ALT、AST水平,改善肝组织病理变化,增强抗氧化应激能力,降低炎症因子IL-6、IL-1β和TNF-α水平,证明二陈汤对NAFLD有治疗作用。

3 总结及展望

由于生活习惯、饮食因素的变化,NAFLD患病率呈逐年升高趋势。目前临床中无特效药物治疗,阐明NAFLD的发病机制,有利于预防NAFLD 的发生并且对其治疗提供理论依据。本文主要从胰岛素抵抗、线粒体功能障碍导致的氧化应激、免疫系统紊乱诱导炎症反应、自噬、脂肪因子、肠道菌群、遗传因素等多种方面阐述了NAFLD的诱发机制以及中药在治疗NAFLD中的研究进展。由于这些NAFLD的诱发机制不仅能够单独作用,还能够相互影响、协同作用,促进NAFLD发展,具体的诱发机制仍需要更深层次的探索。尽管,已有研究指出中医药能够通过改善胰岛素抵抗、减轻氧化应激水平、抑制炎症因子释放和调节肠道菌群失衡、脂质代谢等途径来缓解NAFLD,但其发挥作用的具体机制以及有效成分尚未完全清楚,仍需进一步研究。